JVM記憶體結構

2022-09-09 09:39:12 字數 4440 閱讀 2528

所有的j**a開發人員可能會遇到這樣的困惑?我該為堆記憶體設定多大空間呢?outofmemoryerror的異常到底涉及到執行時資料的哪塊區域?該怎麼解決呢?

其實如果你經常解決伺服器效能問題,那麼這些問題就會變的非常常見,了解

jvm記憶體也是為了伺服器出現效能問題的時候可以快速的了解那塊的記憶體區域出現問題,以便於快速的解決生產故障。

先看一張圖,這張圖能很清晰的說明jvm記憶體結構布局

j**a的記憶體結構

jvm記憶體結構主要有三大塊:堆記憶體方法區。堆記憶體是jvm中最大的一塊由年輕代老年代組成,而年輕代記憶體又被分成三部分,eden空間from survivor空間to survivor空間,預設情況下年輕代按照8:1:1的比例來分配;

方法區儲存類資訊、常量、靜態變數等資料,是執行緒共享的區域,為與j**a堆區分,方法區還有乙個別名non-heap(非堆);棧又分為j**a虛擬機器棧和本地方法棧主要用於方法的執行。

在通過一張圖來了解如何通過引數來控制各區域的記憶體大小

制引數-xms設定堆的最小空間大小。

-xmx設定堆的最大空間大小。

-xx:newsize設定新生代最小空間大小。

-xx:maxnewsize設定新生代最

大空間大小。

-xx:

perm

size設定

永久代最小空間大小。

-xx:

maxperm

size設定

永久代最

大空間大小。

-xss

設定每個執行緒的堆疊大小。

沒有直接設定老年代的引數,但是可以設定堆

空間大小

和新生代

空間大小

兩個引數來間接控制。

老年代空間大小=堆空間大小-年輕代大空間大小

從更高的乙個維度再次來看jvm和系統呼叫之間的關係

方法區和對是所有執行緒共享的記憶體區域;而j**a棧、本地方法棧和程式設計師計數器是執行是執行緒私有的記憶體區域。

下面我們詳細介紹每個區域的作用

j**a

堆(heap)

對於大多數應用來說,j**a堆(j**a heap)是j**a虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊。j**a堆是被所有執行緒共享的一塊記憶體區域,在虛擬機器啟動時建立。此記憶體區域的唯一目的就是存放物件例項,幾乎所有的物件例項都在這裡分配記憶體。

j**a堆是垃圾收集器管理的主要區域,因此很多時候也被稱做「gc堆」。如果從記憶體**的角度看,由於現在收集器基本都是採用的分代收集演算法,所以j**a堆中還可以細分為:新生代和老年代;再細緻一點的有eden空間、from survivor空間、to survivor空間等。

根據j**a虛擬機器規範的規定,j**a堆可以處於物理上不連續的記憶體空間中,只要邏輯上是連續的即可,就像我們的磁碟空間一樣。在實現時,既可以實現成固定大小的,也可以是可擴充套件的,不過當前主流的虛擬機器都是按照可擴充套件來實現的(通過-xmx和-xms控制)。

如果在堆中沒有記憶體完成例項分配,並且堆也無法再擴充套件時,將會丟擲outofmemoryerror異常。

方法區(method area)

方法區(method area)與j**a堆一樣,是各個執行緒共享的記憶體區域,它用於儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的**等資料。雖然j**a虛擬機器規範把方法區描述為堆的乙個邏輯部分,但是它卻有乙個別名叫做non-heap(非堆),目的應該是與j**a堆區分開來。

對於習慣在hotspot虛擬機器上開發和部署程式的開發者來說,很多人願意把方法區稱為「永久代」(permanent generation),本質上兩者並不等價,僅僅是因為hotspot虛擬機器的設計團隊選擇把gc分代收集擴充套件至方法區,或者說使用永久代來實現方法區而已。

j**a虛擬機器規範對這個區域的限制非常寬鬆,除了和j**a堆一樣不需要連續的記憶體和可以選擇固定大小或者可擴充套件外,還可以選擇不實現垃圾收集。相對而言,垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的,但並非資料進入了方法區就如永久代的名字一樣「永久」存在了。這個區域的記憶體**目標主要是針對常量池的**和對型別的解除安裝,一般來說這個區域的**「成績」比較難以令人滿意,尤其是型別的解除安裝,條件相當苛刻,但是這部分區域的**確實是有必要的。

根據j**a虛擬機器規範的規定,當方法區無法滿足記憶體分配需求時,將丟擲outofmemoryerror異常。

程式計數器(program counter register)

程式計數器(program counter register)是一塊較小的記憶體空間,它的作用可以看做是當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。在虛擬機器的概念模型裡(僅是概念模型,各種虛擬機器可能會通過一些更高效的方式去實現),位元組碼直譯器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令,分支、迴圈、跳轉、異常處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。

由於j**a虛擬機器的多執行緒是通過執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的,在任何乙個確定的時刻,乙個處理器(對於多核處理器來說是乙個核心)只會執行一條執行緒中的指令。因此,為了執行緒切換後能恢復到正確的執行位置,每條執行緒都需要有乙個獨立的程式計數器,各條執行緒之間的計數器互不影響,獨立儲存,我們稱這類記憶體區域為「執行緒私有」的記憶體。

如果執行緒正在執行的是乙個j**a方法,這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機器位元組碼指令的位址;如果正在執行的是natvie方法,這個計數器值則為空(undefined)。

此記憶體區域是唯一乙個在j**a虛擬機器規範中沒有規定任何outofmemoryerror情況的區域。

jvm棧(jvm stacks)

與程式計數器一樣,j**a虛擬機器棧(j**a virtual machine stacks)也是執行緒私有的,它的生命週期與執行緒相同虛擬機器棧描述的是j**a方法執行的記憶體模型:每個方法被執行的時候都會同時建立乙個棧幀(stack frame)用於儲存區域性變數表、操作棧、動態鏈結、方法出口等資訊。每乙個方法被呼叫直至執行完成的過程,就對應著乙個棧幀在虛擬機器棧中從入棧到出棧的過程。 

區域性變數表存放了編譯期可知的各種基本資料型別(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、物件引用(reference型別,它不等同於物件本身,根據不同的虛擬機器實現,它可能是乙個指向物件起始位址的引用指標,也可能指向乙個代表物件的控制代碼或者其他與此物件相關的位置)和returnaddress型別(指向了一條位元組碼指令的位址)。

其中64位長度的long和double型別的資料會占用2個區域性變數空間(slot),其餘的資料型別只占用1個。區域性變數表所需的記憶體空間在編譯期間完成分配,當進入乙個方法時,這個方法需要在幀中分配多大的區域性變數空間是完全確定的,在方法執行期間不會改變區域性變數表的大小。

在j**a虛擬機器規範中,對這個區域規定了兩種異常狀況:如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的深度,將丟擲stackoverflowerror異常;如果虛擬機器棧可以動態擴充套件(當前大部分的j**a虛擬機器都可動態擴充套件,只不過j**a虛擬機器規範中也允許固定長度的虛擬機器棧),當擴充套件時無法申請到足夠的記憶體時會丟擲outofmemoryerror異常。

本地方法棧(native method stacks)

本地方法棧(native method stacks)與虛擬機器棧所發揮的作用是非常相似的,其區別不過是虛擬機器棧為虛擬機器執行j**a方法(也就是位元組碼)服務,而本地方法棧則是為虛擬機器使用到的native方法服務。虛擬機器規範中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與資料結構並沒有強制規定,因此具體的虛擬機器可以自由實現它。甚至有的虛擬機器(譬如sun hotspot虛擬機器)直接就把本地方法棧和虛擬機器棧合二為一。與虛擬機器棧一樣,本地方法棧區域也會丟擲stackoverflowerror和outofmemoryerror異常。

參考:

jvm記憶體結構

方法區用於存放類 class檔案 的相關資訊,如類名,訪問修飾符 常量池 字段描述 方法描述等資訊。方法區的一部分,存放編譯時期生成的各種字面量和符號引用,例如 字串!每個方法被執行的時候都會同時建立乙個棧幀用於存放方法內部的區域性變數等資訊。每乙個方法被呼叫直至執行完成的過程,就對應著乙個棧幀在虛...

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以下所寫jvm內容都是基於hotspot。定義 j a virtual machine j a程式的執行環境 j a 二進位制位元組碼的執行環境 好處 比較 jvm指令 直譯器 機器碼 cpu 1 程式計數器 cpu中的暫存器實現 定義 program counter register 程式計數器 ...

jvm記憶體結構(一)

學習之餘,整理了下jvm的資料 堆 需要重點關注的一塊區域,涉及到記憶體的分配與 方法區 用於儲存已經被虛擬機器載入的類資訊 常量 靜態變數等資料,也叫永久區 常量池 用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用 jdk6在方法區 jdk7在堆中 虛擬機器棧 棧裡面存放著各種基本資料型別和物件的引用 方...